Materiali migliorati per le connessioni dei microchip

I partner di cooperazione del Fraunhofer IPMS e BASF di fronte alla macchina di processo „LAM Sabre Extreme”. © Fraunhofer IPMS / I partner di cooperazione del Fraunhofer IPMS e BASF di fronte alla macchina di processo „LAM Sabre Extreme”. © Fraunhofer IPMS

Stanza di clean room da 300 mm del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Stanza di clean room da 300 mm del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Partecipanti alla celebrazione del decimo anniversario della collaborazione. © Fraunhofer IPMS / Participants of the ten-year collaboration celebration. © Fraunhofer IPMS

Più performanti, a risparmio energetico, complessi – i produttori di microchip moderni si trovano costantemente ad affrontare nuove sfide, anche in relazione alle connessioni elettriche necessarie. Il Fraunhofer IPMS e BASF si dedicano da dieci anni congiuntamente a questa problematica e, unendo le proprie infrastrutture e competenze, consentono una valutazione industriale fedele di sostanze chimiche, test di processo e di prodotto per l'integrazione dei chip.

Il Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS e il colosso chimico BASF guardano con orgoglio a dieci anni di collaborazione di successo. Insieme lavorano nell'ambito del loro »BASF Plating-Labs« su soluzioni innovative e su misura nel settore della produzione di semiconduttori e dell'integrazione dei chip. All’interno di test pilota presso il Center Nanoelectronic Technologies (CNT) del Fraunhofer IPMS vengono sviluppate e attuate strategie per rendere più efficienti e meno costose le tecnologie e i materiali nell’integrazione dei semiconduttori. »Con la nostra collaborazione affrontiamo le crescenti sfide del mercato e permettiamo nuove tecnologie nel settore dell’interconnessione e dell’imballaggio«, spiega il Dr. Lothar Laupichler, Senior Vice President, Electronic Materials di BASF.

Valutazione dei processi secondo gli standard industriali

Durante la produzione e l'integrazione di un microchip avvengono numerosi processi elettrochimici. Per collegare i singoli circuiti e creare la rete di tracce conduttive all’interno di un chip, devono essere applicati vari strati di metallo o leghe metalliche sul wafer. Per diverse fasi dell'integrazione complessiva e differenti applicazioni future, le sostanze chimiche e i processi di lavoro devono essere adattati ai processi specifici dei clienti. Nell’ambito della collaborazione con BASF sono stati valutati negli ultimi anni nuovi prodotti chimici per processi galvanici.

Contemporaneamente, sono stati condotti test di prodotto e dimostrazioni per i clienti a livello di wafer. BASF ha installato un impianto di processo all’avanguardia nel cleanroom del Fraunhofer IPMS, gestito da ricercatori ed esperti qualificati. Ciò consente ai partner di utilizzare la stessa tecnologia di impianto adottata dall’industria, permettendo ai clienti di ridurre significativamente i costi e i tempi di qualificazione. Si risparmiano tempi di sviluppo e costi, e si possono sviluppare processi più efficienti. Le soluzioni innovative possono così essere sviluppate e valutate direttamente in condizioni di produzione.

Possibilità di utilizzo diretto presso i partner industriali

Negli ultimi dieci anni, i partner del progetto hanno registrato oltre 12.000 avvii di processo. »I pacchetti chimici e i prodotti sviluppati possono essere applicati immediatamente nei processi industriali dei nostri clienti«, afferma il Dr. Benjamin Lilienthal-Uhlig, responsabile del settore Next Generation Computing presso il Fraunhofer IPMS. Sono ad esempio utilizzati nella produzione di strutture di cablaggio in circuiti miniaturizzati per tecnologie Dual Damascene. Inoltre, i prodotti sono importanti nella produzione di interposer, chiplet e pacchetti 3D per strutture di ridirezionamento (Pillar, RDL, TSV) o costituiscono gli strati metallici nel processo di bonding ibrido wafer-to-wafer.

Nel giugno 2014, l’istituto di ricerca e il colosso chimico hanno avviato la collaborazione nell’ambito della fab di screening aperta presso il CNT. Il Fraunhofer IPMS mette a disposizione di BASF la sua infrastruttura di cleanroom da 300 mm. Anche la rete di Silicon Saxony beneficia di questa collaborazione, facilitando l’inclusione di altri istituti locali come l’IZM-ASSID di Dresda o lo sviluppo di processi specifici per i partner industriali globali del Fraunhofer IPMS (Bosch, Infineon, GlobalFoundries). Il nuovo centro di ricerca CEASAX («Center for Advanced CMOS and Heterointegration Saxony») consentirà in futuro di lavorare ancora più strettamente su soluzioni orientate all’applicazione, anche in vista dell’eterointegrazione di microsistemi.